EFECTOS CUANTICOS MACROSCOPICOS: INCERTIDUMBRE DE MEDICION EN EL SISTEMA JOSEPHSON DEL INTI

RICARDO, IUZZOLINO; JUAN IGNACIO MELO; HECTOR LAIZ; MOISES TISCHLER

Dpto Fisica - FCEyN - UBA, Buenos Aires Argentina

Congreso; 86 Reunion Anual de la Asociacion Fisica Argentina; 2001

Asociacion Fisica Argentina

Mediante mediciones con diversos instrumentos, la Ciencia emplea el método inductivo basado en la observación experimental. La Metrología (ciencia de medir) cumple una función doble: desarrolla la capacidad de observar los resultados de experimentos con mayor resolución y con menor incertidumbre, mientras que simultáneamente apoya el crecimiento de las capacidades tecnológicas e industriales. En este trabajo se informa sobre la capacidad de medición de tensión eléctrica que posee el INTI, basada en un fenómeno quántico macroscópico. El ampere, una de las unidades de base del Sistema Internacional (SI) es mantenido en los Institutos Nacionales de Metrología por medio de dos efectos cuánticos macroscópicos: El efecto Josephson para la tensión y el Hall cuántico para la resistencia. Empleando el efecto Josephson, el volt es reproducido utilizando los escalones cuánticos de tensión de un arreglo de junturas Josephson. La tensión eléctrica en este sistema se manifiesta como una escalera con n escalones, donde n es un número entero. La tensión de cada escalón es igual a uJ = hf/2e, donde h es la constante de Planck, e la carga del electrón y f la frecuencia de microondas con que se irradia la juntura Josephson. La tensión total de las junturas conectadas en serie resulta por lo tanto UJ = nhf/2e y es del orden de 1 V en el sistema que posee el INTI.Se describe la evaluación de la incertidumbre intrínseca del sistema Josephson del INTI (Patrón Nacional de Tensión) que resulta ser 11 nV/V. Es práctica corriente transferir esta tensión patrón a patrones secundarios de trabajo Zener. Esta transferencia representa el primer eslabón en la cadena de trazabilidad metrológica. Se demuestra aquí que la incertidumbre típica de este proceso es de 315 nV/V, siendo la componente dominante de tipo estadístico y atribuible a la medición de tensión del Zener, por su propia inestabilidad.